DE1059952B

DE1059952B - Brake circuit for electrically powered vehicles

Info

Publication number: DE1059952B
Application number: DES44564A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Eder
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-06-30
Filing date: 1955-06-30
Publication date: 1959-06-25

Description

Bremsschaltung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge Zum Stillsetzen von elektrisch angetriebenen Straßenverkehrsfahrzeugen, insbesondere Straßenbahnen und Schnellbahntriebwagen, die betriebsmäßig in einer eigen- oder fremderregten Widerstandsbremssehaltung abgebremst werden, finden in zunehmendem Maße zusätzlich Solenoidbremsen mit Erregung aus einer besonderen Stromquelle Anwendung. Durch derartige Bremsen kann sichergestellt werden, daß auch bei Stillstand des Fahrzeugs nach dem Wegfall der Abbremsung durch die Fahrmotoren das Fahrzeug beispielsweise in Steigungen sicher festgehalten werden kann. Um die Wirkung der Solenoidbremsen den Betriebserfordernissen anzupassen und auch eine Überbremsung mit Sicherheit zu vermeiden, wird in der Regel die Forderung erhoben, daß die Bremse mehrstufig schaltbar ist und erst dann mit einer größeren Bremskraft wirksam wird, wenn durch die Fahrmotoren kein nennenswertes Bremsmoment mehr hervorgerufen wird. Man kann diesen Forderungen mit Hilfe besonderer Schaltmittel, wie Stromwächter und Stufenschütze bzw. Stufenregelkontakte, gerecht werden, jedoch ergibt sich hierbei unter Umständen ein erheblicher Aufwand an Schaltinitteln.Brake circuit for electrically powered vehicles For stopping of electrically powered road vehicles, in particular trams and express rail cars that operate in a self-excited or externally excited Resistance braking posture are slowed down, are increasingly found in addition Solenoid brakes with excitation from a special power source application. By such Braking can be ensured that even when the vehicle is at a standstill after No need for braking by the traction motors to drive the vehicle, for example on inclines can be held securely. To the effect of the solenoid brakes the operating needs to adapt and also to avoid overbraking with certainty, will as a rule The requirement raised that the brake can be switched in several stages and only then with a greater braking force becomes effective when the traction motors do not produce any significant Braking torque is caused more. One can address these demands with the help of special Switching means such as current monitors and step contactors or step control contacts However, this may result in a considerable amount of switching equipment.

Ferner ist eine Schaltungsanordnung für die elektromagnetischen Bremsen der Beiwagen von mit Nutz-Bremsung arbeitenden elektrischen Triebfahrzeugen bekanntgeworden, mit der eine gleichzeitige Abbremsung des Triebfahrzeugs und der Beiwagen herbeigeführt werden soll, wobei das Triebfahrzeug elektrodynamisch und der Beiwagen durch Solenoidbremsung abgebremst wird, und zwar stets im gleichbleibenden Verhältnis. Dies wird dadurch erreicht, daß die Beiwagenbremse von der die Feldwicklungen der Motoren des Triebwagens speisenden Erregerstromquelle gespeist wird. Hierbei wird die Klemmenspannung der Erregerstromquelle unabhängig von der Geschwindigkeit, aber verhältnisgleich der gewollten Nutzbremskraft eingestellt.There is also a circuit arrangement for the electromagnetic brakes the sidecar of electric locomotives working with utility braking became known, with which a simultaneous braking of the locomotive and the sidecar is brought about is to be, with the locomotive electrodynamically and the sidecar by solenoid braking is braked, always in the same ratio. This is because of this achieved that the sidecar brake from the field windings of the motors of the railcar feeding excitation current source is fed. The terminal voltage is the Excitation current source independent of the speed, but in proportion to the desired regenerative braking force set.

Bei einer anderen bekannten Anordnung sind die Solenoidbremsen mit zwei Wicklungen versehen. wobei eine dieser Wicklungen im Stromkreis der Motoranker und eine als Zusatzwicklung ausgebildete Spule aus einer Batterie gespeist wird, und zwar über einen im Bremsstromkreis liegenden Zusatzwiderstand. Dieser Widerstand begrenzt sowohl in der Hauptsolenoidspule als auch in der Zusatzwicklung des Solenoids den Strom. Hierbei erfolgt die Erregung des Solenoids dauernd in erster Linie durch den Strom im Stromkreis der Motoranker sowie außerdem noch zusätzlich durch den von der Batterie aufgedrückten Strom. Durch diese Maßnahme tritt zwar bei abnehmendem Strom im Motorbremsstromkreis eine gewisse Erhöhung des Stromes in der Zusatzwicklung der Solenoidbrernsen auf, worauf die durch diese bedingte Bremswirkung zunimmt, jedoch ist der gesamte Anstieg der Bremswirkung hierbei sehr gering, da ja auf der anderen Seite die zusätzliche Bremswicklung durch den durch das Solenoid fließenden Motorstrom wegfällt. Ein weiterer Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß das Solenoid mit zwei besonderen Wicklungen ausgeführt werden muß, was einen erheblichen Kupfer- und Eisenaufwand bedeutet. Gleichzeitig steigen der Platzbedarf und die Anschaffungskosten, da es sich um eine Sonderanfertigung des Solenoids handelt.In another known arrangement, the solenoid brakes are with two windings provided. one of these windings in the circuit of the motor armature and a coil designed as an additional winding is fed from a battery, namely via an additional resistor in the braking circuit. This resistance limited in both the main solenoid coil and the auxiliary winding of the solenoid the stream. In this case, the solenoid is continuously energized primarily through the current in the circuit of the motor armature as well as additionally through the current impressed by the battery. This measure occurs when decreasing Current in the motor braking circuit a certain increase in the current in the additional winding the solenoid brakes on, whereupon the braking effect caused by this increases, however, the total increase in braking effect is very small here, since yes on the on the other hand, the additional brake winding through the one flowing through the solenoid Motor current drops out. Another disadvantage of such an arrangement is that that the solenoid must be designed with two special windings, what a means considerable copper and iron expenditure. At the same time, the space requirements increase and the acquisition cost, since the solenoid is custom-made.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Bremsschaltung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Straßen- und Schnellbahntriebwagen, bei der neben einer elektrodynamischen Bremsung durch die Fahrmotoren noch eine Solenoidbremsung vorgesehen ist, deren Bremswirkung bei abnehmendem Strom im Stromkreis der elektrodynamischen Bremsung, der gleichzeitig den Erregerstromkreis der Solenoidbremsen beeinflußt, sich erhöht. Gemäß der Erfindung können die Nachteile der bekannten derartigen Schaltungsanordnungen ohne Mehraufwand dadurch beseitigt werden, daß die Solenoidbremsen mit nur einer Erregerwicklung ausgerüstet sind, die von einer besonderen Err.egerstromquelle, nicht aber vom Strom der bremsenden Fahrmotoren gespeist wird, und daß die Solenoidbremsen willkürlich auf der oder den letzten Bremsstufen eingeschaltet werden. Vorzugsweise erfolgt die ankerstromabhängige Regelung des bzw. der Solenoidbremsstromkreise durch Widerstandskopplung mit einem oder mehreren Motorstromkreisen.The present invention also relates to a brake circuit for electrically powered vehicles, especially tram and express rail cars, in addition to electrodynamic braking by the traction motors, another Solenoid braking is provided, the braking effect of which when the current in the circuit decreases the electrodynamic braking, which is also the excitation circuit of the solenoid brakes affects, increases. According to the invention, the disadvantages of the known Such circuit arrangements can be eliminated without additional effort in that the solenoid brakes are equipped with only one excitation winding, which is controlled by a special excitation current source, but not from the current of the braking traction motors is fed, and that the solenoid brakes arbitrarily on the or the last Brake stages switched on will. The armature current-dependent is preferably carried out Control of the solenoid brake circuit (s) by resistively coupling with a or several motor circuits.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert werden.In the following, the invention will be described in more detail with reference to a few exemplary embodiments explained.

Fig. 1 der Zeichnung gibt im Schema die Bremsschaltung eines Schnellbahnfahrzeugs bzw. Straßenbahntriebwagens mit Fremderregung der Fahrmotoren und je von einer Batterie erregten Solenoidbremsen wieder. 1 und 2 sind die beiden Fahrmotoren. Die Anker la bzw. 2a sind beim Bremsbetrieb in getrennten Stromkreisen auf die Bremswiderstände 3 und 4 geschaltet. Die Feldwicklungen 1 b bzw. 2 b der beiden Fahrmotoren 1 und 2 liegen in einem gemeinsamen Erregerstromkreis, der bei der Bremsung von der Erregermaschine 5 gespeist wird. Die Erregermaschine 5 kann vorzugsweise in Abhängigkeit von einer der Fahrzeugachsen bzw. einem der Fahrmotoren angetrieben werden. Der Erregerstromkreis ist nun über die beiden Koppelwiderstände 6 bzw. 7 mit den beiden Ankerbremsstromkreisen gekoppelt. 10 und 11 sind nun zwei Solenoidbremsen, die über entsprechend ausgebildete Bremsgestänge es ermöglichen, das Fahrzeug an den Rädern bzw. durch mit den Achsen verbundene Bremsscheiben in bekannter Weise abzubremsen. Zur Erregung der beiden Solenoide 10 und 11 dienen die Batterieteile 12 und 13. 14 und 15 bedeuten Widerstände. zu denen Sperrzellen 16 und 17 parallel geschaltet sein können. 18 und 19 sind zwei zweipolige Schaltschütze. die es ermöglichen, auf der bzw. den letzten durch den Fahrschalter angesteuerten Bremsstufen die vollständigen Solenoiderregerstromkreise an die Teile 3a bzw. 4a der Bremswiderstände 3 und 4 anzuschließen. Durch die von der Summe der Anker- und Solenoiderregerströme durchflossenen Widerstandsabschnitte 3a und 4a wird nun eine derartige Wirkung erreicht, daß zunächst bei größeren Ankerbremsströmen keine Solenoiderregung auftritt. Überwiegt die Spannung an den Widerstandsabschnitten 3 a und 4 a, so wird unter Umständen sogar ein gewisser Ladestrom in die Batterie 12 und 13 fließen. Durch Einschaltung von Sperrzellen kann an sich das Fließen dieses Ladestromes verhindert werden. Verringern sich nun mit abnehmender Geschwindigkeit die Ankerströme der Motoren 1 und 2, so nimmt dementsprechend auch der hiervon hervorgerufene Spannungsabfall an den Widerstandsabschnitten 3a und 4a ab. Infolgedessen erhöht sich die an den Solenoidwicklungen 10 und 11 wirksame Erregerspannung, und mit abfallendem Ankerstrom tritt eine zunehmende Solenoiderregung ein, so daß bei einem gewissen Wert des Erregerstromes die Bremsung einsetzt. Ihren höchsten Wert erreicht die Solenoidbremskraft, wenn im Ankerstromkreis bei Stillstand des Fahrzeugs kein Strom mehr fließt. Bei der in der Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung ist zu der Sperrzelle 16 noch der einstellbare Widerstand 14 parallel geschaltet, der es erforderlichenfalls möglich macht, die bei größeren Ankerströmen auftretende Batterieladung zu regeln.Fig. 1 of the drawing is a schematic of the braking circuit of a rapid transit vehicle or tram cars with external excitation of the traction motors and each from a battery re-energized solenoid brakes. 1 and 2 are the two traction motors. The anchors la and 2a are in separate circuits on the braking resistors during braking 3 and 4 switched. The field windings 1 b and 2 b of the two traction motors 1 and 2 are in a common excitation circuit that is used when braking from the exciter 5 is fed. The exciter 5 can preferably depending on a the vehicle axles or one of the traction motors are driven. The excitation circuit is now via the two coupling resistors 6 and 7 with the two armature brake circuits coupled. 10 and 11 are now two solenoid brakes, which have been designed accordingly Brake linkage make it possible to move the vehicle to the wheels or through with the axles brake connected brake discs in a known manner. To the excitement of the two Solenoids 10 and 11 serve the battery parts 12 and 13. 14 and 15 represent resistors. to which blocking cells 16 and 17 can be connected in parallel. 18 and 19 are two two-pole contactors. which make it possible to access the or the last through the Driving switch controlled braking stages the complete solenoid excitation circuits to be connected to the parts 3a and 4a of the braking resistors 3 and 4. Through the from the sum of the armature and solenoid excitation currents through which the resistor sections flow 3a and 4a such an effect is achieved that initially with larger armature braking currents no solenoid excitation occurs. Outweighs the voltage on the resistor sections 3 a and 4 a, there may even be a certain charging current in the battery 12 and 13 flow. By switching on blocking cells, this can actually flow Charging current can be prevented. Now decrease with decreasing speed the armature currents of motors 1 and 2, the one caused by them increases accordingly Voltage drop across the resistor sections 3a and 4a. As a result, increased the effective excitation voltage at the solenoid windings 10 and 11, and with decreasing Armature current occurs an increasing solenoid excitation, so that with a certain Value of the excitation current that starts braking. The reaches its highest value Solenoid braking force when there is no power in the armature circuit when the vehicle is stationary more flows. In the circuit shown in Fig. 1 is to the lock cell 16 nor the adjustable resistor 14 connected in parallel, which it if necessary makes possible to regulate the battery charge occurring with larger armature currents.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. bei der eine Solenoidbremse 20 zu einem Widerstand 21 in dem gemeinsamen Erregerstromkreis der Feldwicklungen 1 b und 2 b auf der oder den letzten Bremsstufen durch das Schütz 23 parallel geschaltet werden kann. Die Schaltung nach Fig. 2, die im übrigen bezüglich des Motorstromkreises der Schaltung nach Fig. 1 vollständig entspricht, zeichnet sich dadurch aus, daß besondere Erregerstromduellen (Batterien) für die Solenoidbremserregung vermieden werden. Die Anwendung der Schaltung nach Fig.2 hat zur Voraussetzung, daß die Erregermaschine 5 statt von der Achse oder in Abhängigkeit von einem der Fahrmotoren durch einen besonderen Antriebsmotor angetrieben sein muß, wenn die Solenoidbremse auch bei Stillstand des Wagens eine Abbremsung ermöglichen soll.Fig. 2 shows another embodiment of the invention. at the one Solenoid brake 20 to a resistor 21 in the common excitation circuit of the Field windings 1b and 2b on the last braking stage or stages through the contactor 23 can be connected in parallel. The circuit according to FIG. 2, which is related to the rest of the motor circuit of the circuit of FIG. 1 corresponds completely, draws is characterized by the fact that special excitation current duels (batteries) for the solenoid brake excitation be avoided. The application of the circuit according to Fig. 2 is based on the prerequisite that the exciter 5 instead of the axis or depending on one of the Traction motors must be driven by a special drive motor if the Solenoid brake is intended to enable braking even when the car is at a standstill.

Man kann unter Umständen bei der Anordnung nach Fig.2 in den Solenoidbremserregerstromkreis noch einen Schwellwertgleichrichter einschalten, durch den erst beim Überschreiten einer gewissen Spannungsgrenze eine Erregung des Solenoides 20 ermöglicht wird.Under certain circumstances, with the arrangement according to FIG. 2, one can enter the solenoid brake exciter circuit switch on a threshold rectifier through which only when the A certain voltage limit excitation of the solenoid 20 is made possible.

Fig.3 bezieht sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der Fahrmotor in eigenerregter Kurzschlußbremsschaltung abgebremst werden kann. In dieser Figur bedeutet 30 einen Reihenschlußmotor, dessen Anker 30a und Feldwicklung 30b bei der Bremsung ebenfalls nach Umpolung des einen Motorteiles, z. B. der Feldwicklung beim Ausführungsbeispiel, in Reihe geschaltet sind. In dem sich über Erde schließenden Motorstromkreis liegt der auch für die Bremsregelung verwendete Anfahrwiderstand 31. Durch eine Gruppe von Widerstandsschaltern 32a bis 32e kann der wirksame Wert dieses Widerstandes in Anpassung an die sich bei der Bremsung verringernde Geschwindigkeit geregelt werden. 34 ist eine Solenoidbremse, die von der Sammlerbatterie 35 erregt werden kann. Durch das Schütz 36 kann nun erfindungsgemäß der Erregerstromkreis der Solenoidbremse zu dem Koppelwiderstand 37 parallel geschaltet werden, der in dem Motorbremsstromkreis liegt und von der Summe des Motorbremsstromes und des Solenoidstromes durchflossen wird. In der oben bereits erläuterten Weise wird wieder bei dieser Schaltung der Erregerstrom der Solenoidbremse ankerstromabhängig geregelt. Zu der Solenoidwicklung ist noch eine Sperrzelle 38 parallel geschaltet.Fig.3 relates to another embodiment in which the Drive motor can be braked in self-excited short-circuit brake circuit. In this FIG. 30 denotes a series motor, its armature 30a and field winding 30b when braking also after reversing the polarity of one motor part, e.g. B. the field winding in the embodiment, are connected in series. In the one that closes over the earth The starting resistance also used for the brake control lies in the motor circuit 31. By a group of resistance switches 32a to 32e, the effective value this resistance in adaptation to the decreasing speed during braking be managed. 34 is a solenoid brake energized by the accumulator battery 35 can be. According to the invention, the excitation circuit can now be controlled by the contactor 36 of the solenoid brake can be connected in parallel to the coupling resistor 37, which is shown in the engine braking circuit and the sum of the engine braking current and the solenoid current is traversed. In the manner already explained above, this is used again Switching of the excitation current of the solenoid brake regulated as a function of the armature current. To the A blocking cell 38 is connected in parallel to the solenoid winding.

Die Sperrzelle 38 hat die Wirkung, daß beim Überwiegen der ankerstromabhängigen Spannung am Koppelwiderstand 37 über die Batteriespannung der Solenoiderregerstrom so geschwächt ist, daß eine Bremswirkung nicht zustande kommt. Überwiegt dagegen die Spannung der Batterie die Spannung am Koppelwiderstand 37, so kommt die Sperrwirkung des Gleichrichters 38 zur Geltung, und der gesamte im Stromkreis auftretende Strom verläuft durch die Wicklung des Solenoides 34.The blocking cell 38 has the effect that when the armature current-dependent predominate Voltage at coupling resistor 37 via the battery voltage of the solenoid exciter current is so weakened that a braking effect does not come about. Predominates against it the voltage of the battery, the voltage at the coupling resistor 37, then the blocking effect occurs of the rectifier 38 applies, and the entire current occurring in the circuit runs through the winding of solenoid 34.

Fig. 4 zeigt noch eine etwas abgeänderte Schaltung. die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß der von der Batterie 35 gespeiste Solenoiderregerstromkreis über das Schütz 36 statt an einen besonderen Koppelwiderstand an den Teil 31 a des Bremsregelwiderstandes angeschlossen wird. Bei dieser Schaltung ergibt sich, daß zusätzlich durch die Betätigung der Bremsregelschalter 32a bis 32d der Wert des zur Kopplung von Anker- und Erregerstromkreis dienenden Widerstandsabschnittes 31 a geändert werden kann, wodurch eine zusätzliche Regelung der Solenoidbremserregung erfolgt.Fig. 4 shows a somewhat modified circuit. which are essentially characterized in that the solenoid exciter circuit fed by the battery 35 via the contactor 36 instead of a special coupling resistor to the part 31 a of the Brake control resistor is connected. With this circuit it follows that in addition, by actuating the brake control switches 32a to 32d, the value of the Resistance section 31 serving to couple the armature and excitation circuit a can be changed, providing additional regulation of the solenoid brake excitation he follows.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Unter Umständen kann es beispielsweise auch Vorteile bieten, den Erfindungsgedanken bei elektromagnetischen Schienenbremsen anzuwenden. Selbstverständlich kann die Anordnung nach der Erfindung auch in der Weise abgeändert werden, daß an Stelle der Batterien 12, 13 bzw. 35 für die Solenoiderregung vorhandene Umformer oder Hilfsmaschinen treten, die dauernd in Betrieb sind und auch bei Stillstand des Fahrzeugs eine Solenoidbremserregung ermöglichen.The application of the invention is not to the illustrated embodiments limited. Under certain circumstances it can also offer advantages, for example, the inventive idea to be used with electromagnetic rail brakes. Of course, the Arrangement according to the invention can also be modified in such a way that in place of the batteries 12, 13 and 35 for the solenoid excitation existing converters or auxiliary machines that are constantly in Are in operation and also when the Enable vehicle solenoid brake excitation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Brake circuit for electrically powered vehicles, in particular tram and express rail cars, in which, in addition to electrodynamic braking by the traction motors, solenoid braking is also provided, the braking effect of which when the current in the electrodynamic braking circuit decreases, which at the same time influences the excitation circuit of the solenoid brakes, increases, characterized in that the solenoid brakes are equipped with only one excitation winding, which is fed from a special excitation current source, but not from the current of the braking traction motors, and that the solenoid brakes are switched on at random on the or the last braking level.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the armature current-dependent control of the solenoid brake circuit or circuits takes place by resistive coupling with one or more motor circuits.

3. Circuit according to Claim 2, characterized in that the solenoid brake circuit or circuits preferably via a parallel resistor in the externally supplied excitation circuit from in separately excited resistance braking circuit with armature current-dependent excitation operated motors are switched on (Fig. 2).

4. Circuit according to claim 1 or following, characterized in that the od by a battery. Like. Excited Solenoid brake circuits to a special coupling resistor in the brake circuit a self-excited or separately excited motor are connected.

5. Circuit according to claim 1 or following, characterized in that for coupling the solenoid circuit and motor circuit, a part of the braking resistor that is controlled during braking is used will.

6. A circuit according to claim 1 or the following, characterized in that in The solenoid brake circuit has a blocking cell to prevent the battery from charging is switched on.

7. A circuit according to claim 6, characterized in that to an adjustment resistor is connected in parallel to the blocking cell, through which a possibly occurring battery charging current can be limited. B.

Circuit according to claim 1, characterized in that the coupled to an armature brake circuit Solenoid brake a blocking cell is connected in parallel, through which the response the solenoid brake can be prevented when the battery feeding it is charged.

9. A circuit according to claim 1, characterized in that the optionally with a solenoid circuit provided with an excitation power source via a special switch or a contactor on which or the last braking level can be switched on.

10. A circuit according to claim 1, characterized in that when switching on the or the solenoid brake circuits to an existing externally fed, armature current-dependently influenced excitation circuit for the excitation, a motor-driven exciter is used. Considered publications: German Patent Nos. 688 765, 204 654, 696 452, 694 760; Swiss Patent No. 165 024; "ETZ" magazine, 1936, p. 1456; Journal "Elektro Bahnen", 1936, pp.193 and 280; "Verkehrstechnik" magazine, 1932, p.427; 1942, p. 207.